第七章-淀粉的制取与加工1.ppt

第七章淀粉的制取与加工,第一节淀粉的理化性质及生产原料一、淀粉的结构（一）淀粉粒的形状和大小淀粉在胚乳细胞中以淀粉粒的状态存在，不同来源的淀粉粒的形态、大小(P137)和构造各不相同，可用显微镜鉴别。,.,圆形淀粉粒的形态椭圆形多角形：,含水量高、淀粉粒大、整齐。如：马铃薯,含水量低，淀粉粒小。如：玉米、大米,淀粉颗粒机构：,结晶结构：分子间具有规律性排列。无定形结构：分子间排列杂乱，无规律性。淀粉颗粒具有一定的渗透性，水及溶液能自由渗入颗粒。,（二）直链和支链淀粉,直链淀粉：-1，4葡萄糖苷键连接的线性葡聚糖。不易分散在冷水中。在68-80时，在水中溶胀形成胶体。,支链淀粉：-1，4和-1，6糖苷键连接的具有分支结构的葡聚糖。易分散在冷水中。在68-80时，在水中仍为颗粒。,天然淀粉颗粒完全不溶于冷水。,P138,（三）淀粉的糊化,淀粉的糊化：淀粉乳加热，淀粉颗粒会吸水膨胀，随温度上升淀粉颗粒吸收更多水分，体积膨胀更大，达到一定温度（53以上），高度膨胀的淀粉间相互接触，变成半透明的粘稠状，成为淀粉糊，这种现象成为糊化。淀粉发生糊化的温度称为糊化温度。淀粉糊化，透明度增高，颗粒的偏光十字消失。（淀粉粒在偏光显微镜下观察，具有双折射性，在淀粉粒粒面上可看到以粒心为中心的黑色十字形，称为偏光十字，是晶球所具有的特征。）淀粉颗粒开始的消失的温度，为糊化开始温度。有98%的淀粉偏光十字消失的温度为糊化完成温度。,（四）淀粉的凝沉,糊化后的淀粉溶液在低温下放置较长时间后，会由透明变得浑浊，并产生沉淀，这种现象称作淀粉的凝沉，也称回生。白色沉淀下沉，水分析出，胶体结构破坏，是由于溶解状态又重新凝结而沉淀，这种现象称为凝沉。,（五）淀粉的吸附,淀粉可吸附许多无机及有机化合物。支链和直连淀粉分子形状不同，对物质的吸附有差别。如：对碘的吸附。,二、淀粉的化学性质,（一）与酸作用淀粉在酸的作用下水解产生分子量不同的各种中间产物，这些物质称作糊精。淀粉淀粉糊精红糊精无色糊精麦芽糖葡萄糖,.,（二）淀粉的成脂、成醚作用淀粉分子可与无机盐或有机酸生成脂。淀粉+乙醇淀粉的乙酸脂（三）淀粉的氧化淀粉随氧化条件及氧化剂的不同生成不同产物。常用的氧化剂：高碘酸、次氯酸等。如：双醛淀粉,三、淀粉生产的原料,（一）禾谷类玉米、小麦等。（二）薯类甘薯、木薯、马铃薯等。（三）豆类绿豆、豌豆、蚕豆等。（四）其他类淀粉莲藕、荸荠、百合、慈姑等。,第二节淀粉的制取,一、淀粉制造的一般工艺过程制造淀粉就是利用工艺手段除去蛋白质、纤维素、油脂、无机盐等物质，取得较为纯净的淀粉制品。淀粉的工艺过程：原料处理、原料浸泡、破碎、分离胚芽、纤维和蛋白质。,.,（一）原料处理除去原料中的杂质。方法：清洗和清理。（二）原料浸泡软化颗粒，降低组织结构强度，破坏蛋白质的网络结构、洗涤和除去部分水溶性物质的作用。（三）破碎破坏原料的组织细胞，是淀粉粒从细胞中游离出来，以利提取。（四）分离胚芽、纤维和蛋白质经过粗碎后，先分离胚芽，然后再经过磨碎、分离纤维和蛋白质等。方法：分离脂肪采用：比重法、分离纤维采用：过筛方法。分离蛋白质采用：静止沉淀法、流动沉淀法和夹心分离法。,.,（五）淀粉的清理、干燥和产品整理清理：将淀粉乳放入沉淀桶或池中，加水清水搅拌后，静置沉淀。干燥：连续干燥机整理：筛分和粉碎。,.,（六）淀粉白度的提高1.高锰酸钾法2.次氯酸钠法3.漂白粉漂白法4.亚硫酸漂白法,二、淀粉的生产实例,（一）马铃薯淀粉的生产1.马铃薯淀粉的加工工艺薯块洗涤破碎筛理淀粉乳淀粉粕沉淀浆水洗涤漂白脱水湿淀粉干燥粉碎筛理包装成品,（二）玉米淀粉的生产,玉米淀粉加工工艺：玉米清理浸泡粗碎胚芽分离磨碎分离纤维分离蛋白质清洗离心分离干燥玉米淀粉,（三）豆类淀粉的生产,豆类淀粉的加工工艺：豆类清理浸泡磨碎过滤沉淀干燥豆类淀粉,第三节淀粉糖制品,一、淀粉糖的含义和分类淀粉糖：是以淀粉为原料，在催化剂的作用下经水解反应生成的葡萄糖、果葡糖，麦芽糖及其混合物的总称。淀粉糖的成分：糊精、麦芽糖、葡萄糖三种。淀粉的分解程度通常以DE（葡萄糖值）值表示。,.,淀粉糖的品种：液体葡萄糖（葡麦糖浆）、结晶葡萄糖（全糖）、麦芽糖浆（40%-45%麦芽糖）、高麦芽糖浆（50%-60%麦芽糖）、超高麦芽糖浆（大于80%麦芽糖）、低聚异麦芽糖、麦芽糖糊精、果葡糖浆等。,（一）（葡麦塘浆）,液体葡萄糖:是控制淀粉水解停止在一定程度，所得水解液包括、低聚糖和糊精等组成的混合糖浆。主要成分：葡萄糖、麦芽糖按转化率分为：高、中、低三类。应用最广的为：DE=30%-50%中等转化糖浆：DE=42%标准葡萄糖糖浆DE=50%-70%高转化糖浆DE=30%低转化糖浆,（二）葡萄糖（全糖）,葡萄糖：是淀粉完全水解的产物。根据生产工艺不同分为：结晶葡萄糖：葡萄糖：全糖：酶法水解淀粉，纯度高，甜味纯正，能省去结晶工序，直接喷雾成颗粒状产品。主要成分：葡萄糖和少量低聚糖。甜度是蔗糖的70%,（三）麦芽糖浆（饴糖、高麦芽糖浆、超高麦芽糖浆）,麦芽糖：是由两个葡萄糖残基通过-1，4-葡萄糖基连接而成的二糖，是麦芽糖浆的主要成分。麦芽糖浆：是以淀粉为原料，经酶和酸酶结合法水解制成的一种淀粉糖浆和液体葡萄糖（葡麦糖浆）。含量：葡萄糖10%麦芽糖40%-90%按制法和麦芽糖含量不同分为：饴糖、高麦芽糖浆、超高麦芽糖浆。,（四）低聚异麦芽糖,低聚异麦芽糖（异麦芽低聚糖），又称分支低聚糖：是由葡萄糖残基通过-1，6-糖苷键结合而成的单糖数在2-5不等的一类低聚糖。成分：异麦芽糖、异麦芽三糖、潘糖等。低聚异麦芽糖在自然界中极少以游离状态存在。,（五）麦芽糊精,麦芽糊精：是指以淀粉为原料，经酸法或酶法低程度水解，得到的DE值在20%以下的产品。成分：聚合度在10以上的糊精和少量聚合度在10以下的低聚糖。麦芽糊精：甜度低、粘度高、溶解性好、吸湿性小、增稠性强、成膜性好。,二、淀粉糖的基本性质,（一）甜味甜味是淀粉糖的重要性质。甜味的标准是以蔗糖的甜度为标准，比较其他糖的相对甜度。糖品的甜度随浓度而增加，增高的程度因糖品不同而有差异。(P147),（二）溶解度,溶解度：果糖最高，蔗糖次之，葡萄糖再次之。溶解度随温度升高而上升。,（三）结晶,蔗糖容易结晶，晶体能长得很大，葡萄糖也易结晶，但晶体很小，果糖难结晶。葡麦糖浆是葡萄糖、低聚糖和糊精的混合物，不能结晶，并能防止蔗糖结晶。所以生产硬糖不能单独用蔗糖。事例：P147,（四）吸潮性和保潮性,吸潮性:是指在空气湿度较高的条件下吸收水分的性质。保潮性：是指在较高湿度下吸收水分和较低湿度下散失水分的性质。硬糖果需要吸潮性低，不宜使用转化糖和果葡糖浆。软糖果需要保持一定的水分，可采用高转化糖浆和果葡糖浆为宜。,（五）渗透压,较高浓度糖液能抑制微生物的生长。50%浓度的蔗糖能抑制细菌和霉菌的生长，这是因为渗透压高，吸取微生物菌体内的水分，使其生长受抑制。糖的渗透压随浓度的升高而升高。单糖的渗透压是二糖的5倍、所以葡萄糖和果糖比蔗糖具有较高的保藏食品的效果。,（六）粘度,葡萄糖和果糖的粘度较蔗糖低。淀粉糖浆的粘度随转化程度而变，转化程度高，则粘度低，反之则高。葡麦糖浆的粘度较高，应用于多种食品，提高产品的稠度核对口感。,（七）发酵性,酵母能发酵葡萄糖、果糖、麦芽糖和蔗糖等，但不能发酵较大分子的低聚糖和糊精。生产面包类发酵食品适合使用发酵性较高的高转化糖浆和葡萄糖为宜。,（八）化学稳定性,葡萄糖、果糖和葡麦糖浆都具有还原性，在中性和碱性情况下化学稳定性低，受热易分解成有色物质，也易与蛋白质类含氮物质起焦化反应产生棕黄色焦糖。葡萄糖:PH5.0最稳定果糖:PH3.3最稳定果糖的吸潮性较高，有助于面包，糕点保持水分，放久时不易变干。,.,蔗糖不具有还原性，在中性和碱性情况下化学稳定性高，在PH=9以上受热易分解成有色物质，蔗糖不易与蛋白质类含氮物质起焦化反应产生有色物质。热稳定性高的糖：中转化葡麦糖浆、麦芽糖浆，麦芽糖的热稳定性最高。高麦芽糖浆更适于糖果生产。,（九）抗氧化性,糖溶液具有抗氧化性，有利于保持水果的风味、颜色和VC，不会因氧化反应而发生变化，这是因为氧气在糖溶液中溶解量较水溶液低的缘故。,三、淀粉糖制作工艺流程,（一）饴糖的制作工艺1.基本原理麦芽糖+糖化曲糊精+麦芽糖,淀粉酶,水解,2.生产工艺,（1）麦芽法的固体生产流程原料处理糖化浸出蒸发浓缩成品处理（2）麦芽法的液体工艺流程氯化钙淀粉酶麦芽或麸皮糖渣大米粉碎调浆液化糖化过滤浓缩饴糖干物质（75-77%）,（二）葡萄糖的制作工艺,1.酸法制造葡萄糖淀粉糖化液中和过滤脱色澄清、无色、透明精制糖化液糖浆和葡萄糖2.酶法制造葡萄糖淀粉调粉液化中和压滤浓缩脱色压滤离子交换浓缩结晶干燥葡萄糖,（三）低聚异麦芽糖的制作工艺,淀粉调浆淀粉悬浮液（浓度30%，PH6.0）液化（-淀粉酶）糖化（-淀粉酶，-D葡萄糖苷酶，PH5.0，温度60）过滤脱色（活性炭）脱盐（阴、阳离子交换树脂）真空浓缩IMO-500柱分离IMO-900喷雾干燥IMO-900P,第四节变性淀粉,一、变性淀粉的含义和分类（一）变性淀粉利用物理、化学或生物化学方法，使原淀粉的结构、物理性质和化学性质改变，从而出现特定性能和用途的淀粉产品叫变性淀粉或改性淀粉。,.,变性的主要作用是改变糊化和蒸煮特性，主要改变以下性质：（1）糊化温度（2）淀粉糊的热稳定性（3）淀粉糊的冷稳定性（4）抗酸的稳定性（5）抗剪切力（6）复合改性，具有多功能。,（二）变性淀粉的分类,（1）物理变性预糊化(-化)淀粉、射线、超高频辐射处理淀粉、机械研磨处理淀粉、湿热处理淀粉等。（2）化学变性用各种化学试剂处理得到的变性淀粉。其中有两大类：一类是使淀粉分子量下降，如酸解淀粉、氧化淀粉、焙烤糊精等；另一类是使淀粉分子量增加，如交联淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、接枝淀粉等。（3）酶法变性(生物改性)：各种酶处理淀粉。如、-环状糊精、麦芽糊精、直链淀粉等。（4）复合变性采用两种以上处理方法得到的变性淀粉。如氧化交联淀粉、交联酯化淀粉等。采用复合变性得到的变性淀粉具有两种变性淀粉的各自优点。,.,另外，变性淀粉还可按生产工艺路线进行分类，有干法（如磷酸酯淀粉、酸解淀粉、阳离子淀粉、羧甲基淀粉等）、湿法、有机溶剂法（如羧基淀粉制备一般采用乙醇作溶剂）、挤压法和滚筒干燥法（如天然淀粉或变性淀粉为原料生产预糊化淀粉）等。,二、几种常用变性淀粉,（一）预糊化淀粉预糊化淀粉：把完全糊化的淀粉在高温下迅速干燥，将得到氢键仍然断开的，多孔状的、无明显结晶现象的淀粉颗粒，即为预糊化淀粉。,生产方法：,（1）喷雾法：在连续式喷射蒸煮器中，用高压蒸汽同淀粉乳混合使之糊化，然后喷雾快速干燥制成预糊化淀粉。淀粉浆浓度控制在10%左右，一般4%-5%，高粘度糊液不宜使用喷雾干燥法，且这种制法成本较高，一般很少采用。（2）挤压膨化法：采用螺旋挤压膨化机的原理，通过挤压摩擦产生热量使淀粉糊化的方法。由于受到高强度的剪切力，产品粘度下降，弹性差。由于在制造过程中基本不需要加水，能够用内磨擦热维持120-160的温度，干燥不需要热源，所以它是地种被公认的最经济的方法。,.,（3）微波法：此法基本上消除了剪切力的影响，但尚未在工业上使用。（4）热滚法：利用干燥机来加工生产，是传统的生产方法。有双滚筒和单滚筒两种。双滚筒干燥机剪切力大，耗能也大，但容易操作。单滚筒式的热效率低生产能力小。,预糊化淀粉的特性：,具有冷水溶解性，在冷水中稳定性好，保水性强，并且有增粘、保型、速溶的特点。食品应用：沙拉酱、速溶布丁粉、糕点等，效果比天然淀粉好。,（二）酸变性淀粉,酸变性淀粉：是指淀粉在糊化温度下被无机酸局部腐蚀而改变了部分特性的淀粉。原理：酸作用于糖苷键，使淀粉分子水解，淀粉分子变小，由于淀粉颗粒结晶结构的影响，直链淀粉间经由氢键结合成晶态结构，酸渗入困难，其-1,4键不易被水解，而颗粒中无定形区域的支链淀粉分子的-1,4和-1,6键较易被渗入，发生反应。,酸变性淀粉特性：,（1）具有较低的热糊温度，冷热糊粘度比值大于原淀粉，易发生凝沉；（2）相对分子量随流度升高而降低；（3）随酸处理程度的增高，淀粉分子减小，碱值逐渐升高，粘度随流度增加而降低；（4）酸解反应的颗粒表面和无定形区，颗粒仍处于晶体结构，具有偏光十字,.,适用：生产糖果、凝胶软糖，制造的奶糖质量好，不粘牙、不粘纸、耐嚼、富弹性、能长时间保持产品稳定性。,（三）氧化淀粉,氧化淀粉：是利用氧化剂放出的氧原子对淀粉分子的局部氧化，使其部分性状发生改变而得到的淀粉，常用的是碱性次氯酸钠。原理：氧化剂进入淀粉团粒结构的深处，在团粒的低晶区发生作用，在一些分子上发生强烈的局部化学反应，生成高度降解的酸性片段，这些片段在碱性反应中变成可溶性的，在水洗氧化剂时溶出，团粒上会出现断裂和裂缝。,氧化淀粉特点,颗粒直径增加，色泽洁白，带负电荷，凝沉作用弱，糊化温度低，透明度好，流动性强，形成具有一定强度的薄膜，着色性好，性能稳定。,氧化淀粉的应用,（1）造纸工业用作表面施胶剂、涂布胶粘剂、湿布添加、瓦楞纸粘合剂。（2）纺织工业用作经纱上浆剂。（3）食品工业可作冷菜乳剂、淀粉果子冻。在制备胶姆糖合软果糖时，代替阿拉伯胶。油炸食品的生产以及花生、米饼等食物的涂层，使之外观具有光泽。（4）皮革工业是皮革的良好鞣料；医药工业中用于治疗尿毒症。,（四）交联淀粉,交联淀粉：是淀粉的醇羟基与交联剂的多元官能团形成二醚键或二酯键，使两个或两个以上的淀粉分子之间“架桥”在一起，呈多维网络结构的反应，称交联反应。由于交联作用，在分子之间架桥形成化学键，加强了分子之间氢键的作用，当交联淀粉在水加热时，可以使氢键变弱甚至破坏，